Centre Aquatique de la Communauté d’Agglomération...

Centre Aquatique de la Communauté d’Agglomération

Sénart Val de Seine (CASVS) Expertise géotechnique

Rapport final

BRGM/RP-56617-FR Septembre 2008

Centre Aquatique de la Communauté d’Agglomération Sénart Val de Seine

(CASVS) Expertise géotechnique

Rapport final

BRGM/RP-56617-FR Septembre 2008

R. Vandromme, L. Closset Avec la collaboration de

P. Thierry

Vérificateur :

Nom : Bernardie Séverine

Date : 16.09.2008

Signature :

Approbateur :

Nom : Le Nir Max

Date :

Signature :

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000.

I

M 003 - AVRIL 05

Mots clés : Expertise géotechnique, tassements, fondations superficielles, retrait gonflement des argiles ; Draveil En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : R. Vandromme, L. Closset, P. Thierry (2008) – Centre Aquatique de la Communauté d’Agglomération de Sénart Val de Seine (CASVS), Expertise géotechnique – Rapport Final. BRGM/RP-56617-FR – 69 pages, 14 illustration, 10 annexes. © BRGM, 2007, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Expertise géotechnique – centre aquatique

BRGM/RP-56617-FR – Rapport final 3

Synthèse

Dans le cadre de la construction d’un centre aquatique sur la commune de Draveil, la communauté d’agglomération Sénart Val de Seine (CASVS) a lancé une consultation de bureaux d’études géotechniques en mars 2006 pour réaliser une étude de sols. Le marché a été conclu avec le bureau d’étude BS Consultants en Juin 2006. Suite à plusieurs échanges et modifications du projet (hydrologie du site, présence probable d’argiles gonflantes, etc.), l’étude fournie par le bureau d’étude géotechnique ne satisfait pas le bureau d’étude structure (BET Paul Lidove), qui estime que le mode de fondation n’est pas le bon, il estime que des fondations sur pieux seraient plus sures que des fondations superficielles comme le préconise BS Consultants. Après plusieurs tentatives infructueuses de relance d’études géotechniques complémentaires, le bureau d’étude structure démissionne.

Suite à cela, un autre bureau d’étude structure (Camus et Associés) est choisi pour reprendre l’étude et la CASVS commande au BRGM une étude d’expertise géotechnique.

Cette étude (visite de terrain, lecture de rapports, suggestion d’investigations complémentaires et synthèse des résultats) a permis de faire plusieurs recommandations pour la prochaine étude G2 pour le dimensionnement de fondations.

Une attention particulière devra être apportée :

− Au dimensionnement des fondations dans les zones où les descentes de charge sont importantes ;

− Au comportement différentiel des sols en raison de la variabilité spatiale des matériaux le constituant ;

− A la gestion des eaux pour ne pas modifier la hauteur de nappe actuelle. Une baisse de ce niveau risquerait d’entrainer du retrait dans les argiles vertes.



Sommaire

1.� Introduction ............................................................................................................ 9�

2.�Evaluation des rapports de BS Consultants ...................................................... 11�

2.1.�CALCUL DE LA CHARGE ADMISSIBLE......................................................... 11�

2.2.�CALCUL DE TASSEMENT.............................................................................. 11�

2.3.�ARGILES GONFLANTES................................................................................ 12�

2.4.�TASSEMENTS DIFFERENTIELS.................................................................... 12�

3.�Etat des lieux –Visite de terrain .......................................................................... 13�

4.�Résultats de la deuxième campagne de mesures ............................................. 17�

4.1.�RAPPEL DES COTES NGF PAR RAPPORT AU TERRASSEMENT EN COURS ........................................................................................................... 17�

4.2.�DESCRIPTION DES ESSAIS.......................................................................... 19�

4.3.�ANALYSE........................................................................................................ 21�4.3.1.�Comparaison des essais pressiométriques entre les 2 campagnes de

mesure................................................................................................... 21�4.3.2.�Lentille sableuse .................................................................................... 21�4.3.3.�Toit des argiles vertes ............................................................................ 21�

5.�Cas des Argiles Vertes ........................................................................................ 23�

5.1.�LE PHENOMENE DE RETRAIT-GONFLEMENT A DRAVEIL......................... 23�

5.2.�DIAGRAMME DE CASAGRANDE................................................................... 24�

5.3.�LIMITE DE LIQUIDITE .................................................................................... 25�

5.4.�LIMITE DE LIQUIDITE – GRANULOMETRIE – PRESSION DE GONFLEMENT25�

5.5.�VBS – INDICE DE GONFLEMENT – INDICE DE PLASTICITE....................... 26�

5.6.�SYNTHESE..................................................................................................... 26�

6.�Contrainte admissible et tassements obtenus avec les résultats de la nouvelle campagne ............................................................................................................. 27�


6 BRGM/RP-56617-FR – Rapport final

6.1.�CALCUL DE LA CONTRAINTE ADMISSIBLE................................................. 27�

6.2.�CALCUL DES TASSEMENTS A L’AIDE DES RESULTATS DES ESSAIS OEDOMETRIQUES......................................................................................... 27�

7.�Recommandations et conclusions...................................................................... 31�

8.�Bibliographie ........................................................................................................ 34�

Liste des illustrations

Illustration 1 : Localisation de l’emplacement du futur centre nautique....................................... 13�

Illustration 2 : schématisation préliminaire du niveau du toit des argiles vertes.......................... 14�

Illustration 3 : photo du terrassement lors de la visite de terrain du 3 juillet 2008....................... 15�

Illustration 4 : fosse creusée dans la partie la plus profonde du terrassement (local technique) .................................................................................................................................... 15�

Illustration 5 : plan de localisation des sondages de BSConsultants .......................................... 18�

Illustration 6 : Plan approximatif de localisation des trois points de prélèvement de RINCENT BTP............................................................................................................................. 18�

Illustration 7 : Résultats des essais réalisés sur le sondage SC ou SP2 (qui correspond au point B) ................................................................................................................................... 20�

Illustration 8 : Carte d’aléa retrait-gonflement des argiles sur la commune de Draveil (www.argiles.fr)............................................................................................................................ 23�

Illustration 9 : Diagramme de Casagrande pour les limites d’Atterberg de la colonne de sol au niveau du point B .............................................................................................................. 24�

Illustration 10 : Potentiel de gonflement d’après Dakshanamurthy et Raman (1973)................. 25�

Illustration 11 : Potentiel de gonflement d’après Chen (1975) .................................................... 25�

Illustration 12 : Potentiel de gonflement d’après Ghen (1988) (cité par Djedid et al., ................. 25�

Illustration 13 : Sensibilité d’une argile au retrait-gonflement d’après Chassagneux et al. (1995)........................................................................................................................................... 26�

Illustration 14 : schématisation de la colonne de sol au point B.................................................. 28�



Liste des annexes

Annexe 1 Fax envoyé à Mr Magnin le 4 juillet 2008 ...................................................................37�

Annexe 2 Résultats des sondages pressiométriques.................................................................43�

Annexe 3 Carrotage B (ou SC) ...................................................................................................47�

Annexe 4 Classifications GTR ....................................................................................................49�

Annexe 5 Teneurs en eau...........................................................................................................51�

Annexe 6 Valeurs au bleu de méthylène (VBS) .........................................................................53�

Annexe 7 Analyses granulométriques par tamisage ..................................................................55�

Annexe 8 Limites d’Atterberg......................................................................................................61�

Annexe 9 Essai oedométrique ....................................................................................................65�

Annexe 10 Essai de gonflement à l’oedomètre ..........................................................................69�



1. Introduction

Dans le cadre de la construction d’un centre aquatique sur la commune de Draveil, la communauté d’agglomération Sénart Val de Seine (CASVS) a lancé une consultation de bureaux d’études géotechniques en mars 2006 pour réaliser une étude de sols. Le marché a été conclu avec le bureau d’étude BS Consultants en Juin 2006. Suite à plusieurs échanges et modifications du projet (hydrologie du site, présence probables d’argiles gonflantes, etc.), l’étude fournie par le bureau d’étude géotechnique ne satisfait pas le bureau d’étude structure (BET Paul Lidove), qui estime que le mode de fondation n’est pas le bon, il estime que des fondations sur pieux seraient plus sures que des fondations superficielles comme le préconise BS Consultants. Après plusieurs tentatives infructueuses de relance d’études géotechniques complémentaires, le bureau d’étude structure démissionne.

Suite à cela, un autre bureau d’étude structure (Camus et Associés) est choisi pour reprendre l’étude et la CASVS commande au BRGM une étude d’expertise géotechnique. Cette étude comprend :

− Une visite du site ainsi qu’une rencontre avec tous les participants du projet afin de recueillir les informations nécessaires ;

− Une évaluation générale des informations recueillies ;

− Une mise au point d’un programme complémentaire d’investigation ;

− Un rapport qui synthétise cette étude.



2. Evaluation des rapports de BS Consultants

BS Consultant a répondu le 4 avril 2006 à une consultation parue dans le BOAMP sous le n° 06-5426. La mission demandée consistait à :

• procéder à une campagne de reconnaissance de sol (mission GO) ;

• Connaître le niveau de la nappe ;

• Définir le ou les systèmes de fondations adaptés aux sols rencontrés et aux constructions projetées ;

• Fournir un prédimensionnement des systèmes de fondations choisis (contrainte de calcul, tassement) ;

• Définir les principes généraux de construction des ouvrages géotechniques (terrassement, soutènement, déformation des terrains, etc.) ;

Il s’agissait de missions de type G0 et G12 décrites selon la norme NFP 94500 de juin 2000. La CASVS a notifié le marché à BS Consultants le 23 Juin 2006.

BS Consultants a produit plusieurs rapports de faisabilité géotechnique (de septembre 2005 à décembre 2007) ainsi qu’une note technique de vérification des fondations (10 janvier 2008).

La lecture des rapports nous a permis d’émettre un avis sur le traitement des argiles gonflantes et des tassements différentiels.

2.1. CALCUL DE LA CHARGE ADMISSIBLE

Pour calculer la charge admissible aux états limites de service, seule une valeur de pression limite (0,9 MPa) a été utilisée, sans justification du choix de cette valeur. Les essais pressiométriques de la première campagne présentent certaines valeurs inférieures à 0,9 MPa.

2.2. CALCUL DE TASSEMENT

La méthode de calcul des tassements est celle du DTU 13-12, mais BS Consultant a choisi de réaliser un calcul sur une couche homogène verticalement, ce qui n’est pas le cas. Un découpage en couche aurait été judicieux et aurait permis d’utiliser les nombreuses données fournies par les 14 essais pressiométriques.



2.3. ARGILES GONFLANTES

La prise en compte de la présence d’argile gonflante par BS consultants n’a pas été adéquate. Il y avait semble-t-il confusion pour les auteurs du rapport entre le retrait gonflement des argiles qui est un phénomène physico-chimique dû à la variation de teneur en eau des argiles et les phénomènes de tassement/expansion dus à l’application de charges sur un milieu élastique. Ces phénomènes ne sont pas comparables.

2.4. TASSEMENTS DIFFERENTIELS

Les tassements différentiels sont les phénomènes les plus néfastes aux structures telles qu’envisagées pour le complexe aquatique projeté. Ces tassements différentiels sont généralement dus à la variabilité des propriétés mécaniques ainsi que des charges appliquées. L’évaluation des tassements absolus, basée sur une approche forfaitaire, en prenant une moyenne des modules de déformation n’est à notre avis pas satisfaisante. Il aurait été préférable, en s’appuyant sur la variabilité constatée des propriétés de déformabilité mesurée dans les sondages (au nombre de 14), d’évaluer, même de manière préliminaire les tassements différentiels sous différentes charges, formes de semelles et encastrements.

De plus bien que les argiles vertes soient réputées surconsolidées, il aurait été nécessaire de vérifier cette réputation dès les premières investigations, notamment pour vérifier l’adéquation des mesures (relativement nombreuses) préconisées pour évaluer les charges admissibles et tassements.



3. Etat des lieux –Visite de terrain

L’emplacement du complexe nautique se trouve sur la commune de Draveil, allée Jacques Mayol, à l’Est de la commune (Illustration 1). Les travaux ont démarré le 9 juin 2008 (abattage des arbres) et le terrassement a débuté le 18 juin 2008.

Illustration 1 : Localisation de l’emplacement du futur centre nautique

Grâce aux terrassements, les horizons des sols sont devenus visibles et une visite de terrain a été organisée le 3 juillet par deux agents du BRGM : R. Vandromme et P. Thierry.

La lecture préliminaire des documents ainsi que la visite de terrain ont permis de faire les constatations suivantes, qui ont été envoyées par Fax à M. Magnin (CASVS) le 4 juillet 2008 (Annexe 1) :

− D’après les sondages réalisés, le niveau supérieur des argiles vertes se situe entre les côtes 75 et 78 m. Un schéma préliminaire du contour du toit des argiles a été réalisé (Illustration 2);

− Le niveau de la nappe actuel est environ au niveau 79,2 m ;

Emplacement du complexe nautique

N



− Le niveau de référence du projet a été remonté de 1,50 m par rapport au terrain naturel et les remblais ont été mis en place sur le terrain naturel. Le niveau final est donc aux environs de la côte 84 m ;

− La côte minimale des fondations se trouve à la côte 79,5 m, qui correspond donc globalement au niveau actuel de la nappe. D’après BS Consultants, ce niveau serait susceptible de se relever d’environ 0,5 m. Compte tenu de la configuration du terrain, se chiffre paraît plausible mais reste à valider.

− Une lentille de sable silteux, verdâtre à grisâtre, de dimensions latérales plurimétriques et d’épaisseur pouvant, d’après les premières évaluations visuelles, atteindre 2,5 m, affleure dans la fosse des fondations du local technique. Cette lentille de sable n’avait été détectée que dans un seul des sondages (SP12), réalisés pas BS Consultants. Les paramètres de déformabilité mesurés par un seul essai pressiométrique montre des déformabilités notablement plus importantes que celles des formations environnantes. Une proposition de localisation de sondages et d’extension de cette lentille est représentée dans l’Illustration 2. Ces sondages serviront à préciser cette extension.

Illustration 2 : schématisation préliminaire du niveau du toit des argiles vertes



Illustration 3 : photo du terrassement lors de la visite de terrain du 3 juillet 2008

Pendant notre visite, une tranchée a été creusée dans la partie la plus profonde des terrassements afin de visualiser le toit des argiles vertes et de vérifier que ces dernières étaient sous le niveau de la nappe (Illustration 4).

Illustration 4 : fosse creusée dans la partie la plus profonde du terrassement (local technique)



Pour permettre la conception des fondations, les investigations suivantes ont été recommandées par le BRGM :

− Lentille sableuse :

o Réalisation de trois sondages pressiométriques jusqu’à la côte 75 m. leur localisation prévisionnelle correspond aux points A, B et C de l’Illustration 2. Ces sondages permettront de reconnaître les zones où cette lentille est susceptible de se trouver.

o Une localisation précise de son extension sera réalisée par un géologue confirmé.

− Formation de Brie : Prélèvement de quatre échantillons intacts dans les zones les plus argileuses et réalisation des essais suivants :

o Teneur en eau naturelle ;

o Granulométrie ;

o Limites d’Atterberg ;

o Essais de gonflement (si nécessaire à la suite des trois essais d’identifications proposés)

o Essais œdométriques éventuellement

− Argiles Vertes : Prélèvement de 2 échantillons intacts et réalisation d’essais œdométriques pour évaluer le paramètre de consolidation de ces argiles. Dans les conditions hydrologiques actuelles, ces argiles ne devraient pas subir de modifications de leurs conditions hydriques. Toutefois, cette position serait à revoir si par exemple des pompages ou infiltrations proches devaient influencer notablement le niveau de cette nappe. Le BRGM n’a pas recommandé d’essai de gonflement, mais ces derniers ont été maintenus par M. Magnin, ils seront donc pris en compte dans l’analyse et la synthèse des résultats.



4. Résultats de la deuxième campagne de mesures

L’entreprise RINCENT BTP a été chargée du prélèvement et de la réalisation des essais, ces derniers ont débuté le 18 Juillet 2008 et la totalité des résultats a été transmise au BRGM le 19 août 2008. Trois sondages ont été réalisés aux endroits conseillés par le BRGM à l’emplacement des points A, B et C (Illustration 2), ils ont été nommés respectivement SP1, SP2 et SP3. Les sondages pressiométriques ont été réalisés sur ces trois points et toutes les autre mesures et essais ont été réalisés sur le SP2 (il est appelé SC dans les documents fournis pas RINCENT BTP).

4.1. RAPPEL DES COTES NGF PAR RAPPORT AU TERRASSEMENT EN COURS

Le niveau final du projet se situe à la côte 83,70 m NGF. Les trois sondages ont a priori été réalisés dans une partie du terrassement dont la côte se situe 2,55 m sous le niveau final (2.85 m + 30 cm) donc à la côte 81,15 m NGF.

Les sondages réalisés par BS Consultant lors de la première campagne ont été réalisés avant les premiers travaux de terrassement (élévation du niveau final d’1,5 m puis creusement). Ils ont été réalisés à partir de la côte 82,2 m NGF, soit 1,05 m plus haut que ceux de RINCENT BTP.

Les localisations indiquées dans les schémas ci-dessous sont à considérer de manière qualitative en raison de l’approximation faite lors de leur réalisation (en particulier pour les forages A, B et C).



Illustration 5 : plan de localisation des sondages

de BSConsultants

Illustration 6 : Plan approximatif de localisation des trois points de prélèvement de RINCENT BTP



4.2. DESCRIPTION DES ESSAIS

Les différents essais réalisés sont les suivants :

− Des essais pressiométriques réalisés dans les forages SP1, SP2 et SP3 (qui correspondent aux points A, B et C) tous les mètres, sur une profondeur de 5m. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 2.

− Classification GTR - Teneurs en eau : sur échantillon prélevé tous les mètres dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B), jusqu’à 5m de profondeur. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 4 et Annexe 5.

− Analyses granulométriques par tamisage : sur échantillon prélevé tous les mètres dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B), jusqu’à 5m de profondeur. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 7.

− Valeurs au bleu de méthylène (VBS) : sur échantillon prélevé dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B) pour les profondeurs 0 – 1 m et 1 – 2 m. (Cette profondeur n’est pas suffisante pour atteindre les argiles vertes). Les résultats des essais sont fournis en Annexe 6.

− Limites d’Atterberg : sur échantillon prélevé dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B) pour les profondeurs 2 – 3 m, 3 – 4 m et 4 – 5 m. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 8.

− Essai œdométrique : sur échantillon prélevé dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B), pour les profondeurs 1 – 2 m, 4 – 5 m et 5 – 6 m. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 9.

− Essai de gonflement à l’œdomètre : sur échantillon prélevé dans le sondage carotté SC2 (qui correspond au point B), pour les profondeurs 1 – 2 m, 4 – 5 m et 5 – 6 m. Les résultats des essais sont fournis en Annexe 10.

L’Illustration 7 synthétise les résultats issus de cette campagne de mesures :



Profondeur E

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0 - 1 m A1 15.7 1.76 37 100 100 1 m 0.47 0.94 9.59 10.2

1 - 2 m A1 20.9 2.28 42 84 96 43 113 0.115 0.015 3.5 0.022 2 m 0.6 > 0.77 7.35 < 9.6

2 - 3 m A2 30.6 44 59 77 38.8 18.5 20.3 30.6 0.4 3 m 0.13 > 0.13 1.14 < 8.9

3 - 4 m A1 35 74 88 99 33.2 26.6 6.6 35 -0.27 4 m 0.52 > 0.08 8.8 < 10.2

4 - 5 m A3 32.9 89 99 100 59.9 22.8 37.1 32.9 0.73 109 185 0.15 0.01 7 0.03 5 m

5 - 6 m 94 458 0.283 0.043 68.2 0.067

Illustration 7 : Résultats des essais réalisés sur le sondage SC ou SP2 (qui correspond au point B)



4.3. ANALYSE

4.3.1. Comparaison des essais pressiométriques entre les 2 campagnes de mesure

Les trois nouveaux essais pressiométriques présentent des valeurs différentes de celles obtenues lors des essais de la première campagne. Pour la côte 78,15 m (essais réalisés à trois mètres de profondeur dans les nouveaux sondages, les valeurs du module de déformation (EM) sont environ 10 fois plus faibles (de l’ordre de 1 à 2 MPa) que celles obtenues auparavant (quelques dizaines de MPa). Ceci indique que les sols seraient plus déformables à cette profondeur à l’endroit des points A, B, C.

Les valeurs de pression limite quant à elles sont du même ordre de grandeur dans les deux campagnes.

4.3.2. Lentille sableuse

Les 3 nouveaux carottages n’ont a priori pas rencontré la lentille sableuse qui a été mise en évidence sur le terrain et dont la déformabilité potentielle importante avait été soulignée grâce au sondage SP12 de la première campagne.

4.3.3. Toit des argiles vertes

Le toit des argiles vertes se situe à la côte 76,45 m au point B, 77.35 m au point C et à une côte inférieure à 76.15 m au point A.

Les trois sondages pressiométriques permettent de montrer que le toit des argiles remonte de A vers C (vers le N-O), ce qui confirme le croquis réalisé à partir des données de BS Consultant (Illustration 2, Illustration 6).

Il semble que le toit des argiles vertes n’est pas au-dessus des côtes mesurées lors de la première campagne. La côté maximale des argiles vertes se situe environ à 78 m NGF.



5. Cas des Argiles Vertes

5.1. LE PHENOMENE DE RETRAIT-GONFLEMENT A DRAVEIL

La commune de Draveil se situe dans une zone d’aléa moyen en ce qui concerne le retrait-gonflement des argiles (Illustration 8). De plus, 7 arrêtés de reconnaissance de catastrophes naturelles ont été publiés au JO entre 1991 et 2008 pour des catastrophes de type « mouvements de terrain consécutifs à la sécheresse » ou « Mouvements de terrain différentiels consécutifs à la sécheresse et à la réhydratation des sols » (http://www.prim.net). Il est donc nécessaire d’identifier / quantifier plus précisément le caractère gonflant ou non des argiles des terrains sur lesquels va reposer le complexe aquatique.

Illustration 8 : Carte d’aléa retrait-gonflement des argiles sur la commune de Draveil (www.argiles.fr)



Les phénomènes physico-chimiques et les mécanismes intervenant à différentes échelles (auxquels s’ajoutent d’éventuelles modifications de la structure du terrain pendant le gonflement) rendent très difficiles la caractérisation de phénomène de gonflement.

L’ensemble des essais géotechniques réalisés par Rincent BTP permettent, dans un premier temps, une identification primaire des sols gonflants. La littérature contient un grand nombre d’approches empiriques qui permettent d’appréhender le potentiel de gonflement des sols. La plupart d’entre-elles s’appuient sur les limites d’Atterberg.

Voici plusieurs approches empiriques les plus utilisées, appliquées aux résultats obtenus pour la colonne de sol au point B.

5.2. DIAGRAMME DE CASAGRANDE

Dans un diagramme de Casagrande (indice de plasticité en fonction de la limite de liquidité), il semble que les sols gonflants appartiennent tous à un même secteur situé au-dessus de la ligne A (Vijayvergiya et Ghazzaly, Komornik et David) (cf. Illustration 9).

Digramme de casagrande

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100

Limite de liquidité (WL)

Indi

ce d

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astic

ité (

Ip)

2 - 3 m

3 - 4 m

4 - 5 m

ligne A

Illustration 9 : Diagramme de Casagrande pour les limites d’Atterberg de la colonne de sol au niveau du point B

Les limites d’Atterberg déterminées au point B permettent de supposer une tendance gonflante du sol entre 2 et 3 m ainsi qu’entre 4 et 5 m. En effet, la partie de colonne de sol se situant entre 3 et 4 m contient plus de cailloux et moins d’argiles.



5.3. LIMITE DE LIQUIDITE

Illustration 10 : Potentiel de gonflement d’après Dakshanamurthy et Raman (1973)

Illustration 11 : Potentiel de gonflement d’après Chen (1975)

Les limites de liquidités mesurées sont : 38,8 % entre 2 et 3 m, 33,2% entre 3 et 4 m et 59,9 entre 4 et 5 m (cf. Illustration 7). Comme pour le diagramme de Casagrande, selon les méthodes définies par Dakshanamurthy et Raman (1973) (Illustration 10), et par Chen (1975) (Illustration 11), les tranches de sols situées entre 2 et 3 m et 5 et 6 m ont un potentiel de gonflement plus élevé que la partie se situant entre 3 et 4 m.

Ces méthodes permettent de mettre en avant un potentiel de gonflement moyen à élevé pour la zone la plus profonde (4 – 5 m), qui se situe en partie dans les Argiles Vertes.

5.4. LIMITE DE LIQUIDITE – GRANULOMETRIE – PRESSION DE GONFLEMENT

Illustration 12 : Potentiel de gonflement d’après Ghen (1988) (cité par Djedid et al.,

2001)

Pour une profondeur comprise entre 4 et 5 m :

− le pourcentage de grains < 74 µm est d’environ 90 % (cf. Illustration 7)

− la pression de gonflement est de 0.07 MPa

− la limite de liquidité est de 59,9 %

La définition du potentiel de gonflement selon Ghen (1988) (Illustration 12), permet de confirmer le potentiel gonflant moyen à élevé des terrains à cette profondeur et d’écarter l’hypothèse de sols gonflants au-dessus (où les pressions de gonflement sont de l’ordre de 0.003 et 0.007 MPa).



5.5. VBS – INDICE DE GONFLEMENT – INDICE DE PLASTICITE

Illustration 13 : Sensibilité d’une argile au retrait-gonflement d’après Chassagneux et al. (1995)

Nous ne disposons pas de valeur au bleu de méthylène à une profondeur supérieure à 2 m. Cependant, à partir de 5 m de profondeur, l’indice de gonflement Cg atteint 0.04 pour un indice de plasticité de l’ordre de 30 % (un peu au-dessus). D’après la méthode de Chassagneux et al. (1995) (Illustration 13), les terrains se situant en dessous de 4 m présentent une sensibilité moyenne au retrait-gonflement. Cette méthode permet de mettre en évidence une sensibilité faible pour les terrains se situant au-dessus de 4 m (indice de gonflement Cg de l’ordre de 0,01).

5.6. SYNTHESE

Les différentes méthodes empiriques ont permis de mettre en avant une sensibilité moyenne au gonflement des argiles vertes. Cependant, si ces dernières restent effectivement sous la nappe, les phénomènes de retrait-gonflement ne sont pas à prévoir.



6. Contrainte admissible et tassements obtenus avec les résultats de la nouvelle campagne

6.1. CALCUL DE LA CONTRAINTE ADMISSIBLE

La contrainte admissible aux états limites de service (qELS) calculée par BS Consultant était de 0,3 MPa.

Une évaluation de cette contrainte avec les données pressiométriques des essais complémentaires donnent une valeur de qELS beaucoup plus faible pour le point B et plus élevée pour les points A et C.

6.2. CALCUL DES TASSEMENTS A L’AIDE DES RESULTATS DES ESSAIS OEDOMETRIQUES

Le bureau d’étude structure (Camus et Associés) nous a communiqué les descentes de charge maximales de la structure :

− De 400 à 750 kN pour les charges ponctuelles

− De 50 à 150 kN/ml pour les charges linéaires

Remarque par rapport à la contrainte admissible : Pour une semelle carrée d’1.2 m de côté chargée à 750 kN, la contrainte de calcul serait de 0,52 MPa. Cette contrainte serait largement supérieure à la contrainte admissible évaluée au point B. Une attention particulière devra être apportée, lors du dimensionnement des fondations, dans les zones où les descentes de charge sont importantes. Des semelles larges devront être privilégiées pour diminuer la contrainte.

Les calculs réalisés précédemment par BS Consultant, sont basés sur des essais pressiométriques. Ils ont obtenu des valeurs de tassement de quelques millimètres. Ces calculs n’ont été réalisés que pour une seule couche homogène alors que les propriétés du sol varient avec la profondeur. De plus les essais pressiométriques sont des essais instantanés qui ne permettent pas d’évaluer de manière adéquate les tassements dus à une consolidation. Si tel est le cas, les tassements peuvent être plus importants que ceux qu’ils ont estimés.

Les essais œdométriques ont effectivement montré que les sols étaient sur-consolidés et que les tassements de consolidation restaient relativement faibles. Les mesures réalisées lors de ces essais nous ont permis d’évaluer quelques tassements tenant compte de cette propriété (qui évolue avec la profondeur), grâce au DTU 12-13. Ces tassements ont été déterminés au droit de semelles isolées ou filantes de différentes



tailles et sous différentes charges (Illustration 14). En effet, les calculs de BS Consultant ont été réalisés à partir d’une descente de charge de 0.3 MPa, les valeurs fournies par le BET Camus et associés nous ont permis de différentier les charges appliquées en fonction du type de semelle (isolée ou carrée). Les tassements que nous évaluons sont compris entre quelques millimètres et quelques centimètres.

Ils devront être vérifiés systématiquement pour l’ensemble des semelles prévues en tenant compte de la variabilité des propriétés mécaniques des formations.

Notons également que les essais œdométriques ont été réalisés sur les échantillons, a priori représentatifs, provenant d’un seul sondage ce qui ne permet pas d’évaluer la variabilité potentielle des propriétés de consolidation des argiles.

Illustration 14 : schématisation de la colonne de sol au point B



7. Recommandations et conclusions

Dans le cadre de la construction d’un centre aquatique sur la commune de Draveil, la communauté d’agglomération Sénart Val de Seine (CASVS) a demandé au BRGM de :

− Effectuer une visite du site ainsi qu’une rencontre avec tous les participants du projet afin de recueillir les informations nécessaires ;

− Réaliser une évaluation générale des informations recueillies ;

− Mettre au point un programme complémentaire d’investigation ;

La visite de site a permis :

− De mettre en évidence la présence d’une lentille de sable silteux, verdâtre à grisâtre, de dimensions latérales plurimétriques et d’épaisseur pouvant, d’après les premières évaluations visuelles, atteindre 2,5 m, qui affleure dans la fosse des fondations du local technique. Cette lentille de sable n’avait été détectée que dans un seul des sondages (SP12) réalisés pas BS Consultants.

− De visualiser le toit des argiles vertes lors du creusement d’une tranchée dans la partie la plus profonde des terrassements et de vérifier que ces dernières étaient sous le niveau de la nappe.

La lecture des rapports de BS Consultants (mission G0 et G12) :

La côte minimale des fondations se trouve à peu près à la côte 79,5 m, qui correspond globalement au niveau actuel de la nappe. D’après BS Consultants, ce niveau serait susceptible de se relever d’environ 0,5 m. Compte tenu de la configuration du terrain, se chiffre paraît plausible mais reste à valider.

Cette étude souffre de quelques lacunes notamment en ce qui concerne l’évaluation de la potentialité de gonflements des argiles ainsi que de l’évaluation des tassements différentiels.

− La méthode de calcul des tassements est celle du DTU 13-2, mais BS Consultant a choisi de réaliser un calcul sur une couche homogène verticalement, ce qui n’est pas le cas. Un découpage en couche aurait été judicieux et aurait permis d’utiliser les nombreuses données fournies par les 14 sondages avec essais pressiométriques.

− Pour calculer la charge admissible aux états limites de service, seule une valeur de pression limite (0,9 MPa) a été utilisée, sans justification du choix de cette valeur alors que les essais pressiométriques de la première campagne présentent certaines valeurs inférieures à 0,9 MPa.



− Pour les auteurs du rapport, il semble qu’il y ait confusion entre le retrait gonflement des argiles qui est un phénomène physico-chimique dû à la variation de teneur en eau des argiles et les phénomènes de tassement/expansion dus à l’application de charges sur un milieu élastique. Ces phénomènes ne sont pas comparables. Un calcul de gonflement n’est pas un calcul inverse de tassement.

− L’évaluation des tassements absolus, basée sur une approche forfaitaire, en prenant une moyenne des modules de déformation n’est à notre avis pas satisfaisante. Il aurait été préférable, en s’appuyant sur la variabilité constatée des propriétés de déformabilités mesurées dans les sondages (au nombre de 14), d’évaluer, même de manière préliminaire les tassements différentiels sous différentes charges, formes de semelles et encastrements.

− De plus bien que les argiles vertes soient réputées surconsolidées, il aurait été nécessaire de vérifier cette réputation dès les premières investigations, notamment pour vérifier l’adéquation des mesures (relativement nombreuses) préconisées pour évaluer les charges admissibles et tassements.

Le programme de mesures supplémentaires :

Le programme de mesures complémentaires proposé consistait à réaliser 3 autres sondages afin de :

− Préciser l’extension de la lentille sableuse dans la mesure où le sondage SP12 montre des propriétés de déformabilités plus importantes que celles des formations environnantes

− Mieux caractériser les parties les plus argileuses de la formation de Brie ainsi que les argiles vertes (propriétés gonflantes, essais œdométriques, etc.)

Ces essais ont permis de montrer que :

− La lentille sableuse ne s’étendait pas jusqu’aux nouveaux sondages ;

− La côte maximale des argiles vertes se situe environ à 78 m NGF ; les argiles vertes devraient rester sous la nappe ;

− Les différentes mesures et essais ainsi que les estimations de tassement à partir des essais œdométriques ont permis de mettre en évidence l’hétérogénéité du sol ;

− Les argiles vertes ont une sensibilité moyenne au gonflement ;

− Les formations argileuses se situant au-dessus des argiles vertes ont une sensibilité faible au gonflement ;



− Les calculs de tassement réalisés grâce aux résultats des essais œdométriques donnent des tassements plus importants que ceux calculés par BS consultant et peuvent atteindre plusieurs centimètres.

Recommandations :

Une attention particulière devra être apportée :

− Au dimensionnement des fondations dans les zones où les descentes de charge sont importantes. Des semelles larges devront être privilégiées pour diminuer la contrainte appliquée au sol.

− Au comportement différentiel des sols en raison de la variabilité spatiale des matériaux le constituant (dépassement ou non de la contrainte de surconsolidation, présence de la lentille sableuse, zone à propriétés mécaniques réduites, etc.). Les tassements différentiels devraient pouvoir être limités en favorisant l’utilisation de charges faibles réparties (par exemple semelles filantes au lieu de semelles isolées en particulier au niveau du rail de la charpente).

− A la gestion des eaux pour ne pas modifier la hauteur de nappe actuelle. Une baisse de ce niveau risquerait d’entrainer du retrait dans les argiles vertes.



8. Bibliographie

Documents fournis par la Communauté d’agglomération de Sénart Val de Seine :

− Commande des missions géotechniques

o Accusé de réception en date du 16/03/2006 de l’avis de consultation du marché d’étude de sols.

o Offre de BS Consultants du 4 Avril 2006

o Lettre de commande du 22 Juin 2006, mission G0 + G12 pour 8480 €

− Rapports de BS Consultants

o Etude de faisabilité géotechnique : 3 rapports

� Indice 1 en date 26/09/2005





o Note technique de vérification des fondations indice du 10/01/2008

− Cahier des charges du marché de reprise des études

− Plans

− Echanges de courrier et demandes de compléments

− Rapport de Synthèse de Mai 2008

Documents concernant les phénomènes de retrait-gonflement des argiles : BRE Building Research Establishment (1980) - The effect of a roof on a fire within a building. IP 3/80 Chen F.H. (1988) - Foundations on expansive soils. Developments in Geotechnical Engineering, Elsevier Publishing Co., Amsterdam, vol. 54, 464 p. Dakshanamurthy V. et Raman V. (1973) - A simple method of identifying an expansive soil. Soils and foundations. Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, vol. 13, n° 1, pp. 97–104



Djedid A., Bekkouche A. et Aissa Mamoune S.M. (2001) - Identification et prévision du gonflement de quelques sols de la région de Tlemcen (Algérie). Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n° 233, pp. 67-75 Komornik A. et David D. (1969) - Prediction of swelling pressure of clays. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, vol. 95, n° SM1, pp. 209-225

Mouroux P., Margron P. et Pinte J.C. (1988) – La construction économique sur sols gonflants. Editions BRGM, Manuels et Méthodes n° 14.

Vincent M., Bouchut J., Fleureau J.-M. (LMSSMat), Masrouri F. (LAEGO), Oppenheim E. (CEBTP-Solen), Heck J.-V. (CSTB), Ruaux N. (CSTB), Le Roy S., Dubus I., Surdyk N. (2006) - Étude des mécanismes de déclenchement du phénomène de retrait-gonflement des sols argileux et de ses interactions avec le bâti – rapport final. Rapport BRGM/RP-54862-FR, 378 p., 308 ill.

Vijayvergiya V.N. et Ghazzaly O.I. (1973) - Prediction of swelling potential for natural clays. Proceedings of the 3rd International Conference on Expansive Soils, vol. 1, Ha�fa, pp. 227-236

Sites internet :

www.argiles.fr : aléa retrait-gonflement des argiles

www.prim.net/ : portail de la prévention des risques mineurs

Normes :

DTU n° 13-12 – Règles pour le calcul des fondations superficielles – mars 1988 (Référence AFNOR DTU 11-117)

NF P 94-500, publiée le 5 juin 2000 - Classification des missions géotechniques types



Annexe 1

Fax envoyé à Mr Magnin le 4 juillet 2008

7



Annexe 2

Résultats des sondages pressiométriques



Annexe 3

Carrotage B (ou SC)



Annexe 4

Classifications GTR



Annexe 5

Teneurs en eau



Annexe 6

Valeurs au bleu de méthylène (VBS)



Annexe 7

Analyses granulométriques par tamisage



Annexe 8

Limites d’Atterberg

v



Annexe 9

Essai oedométrique



Annexe 10

Essai de gonflement à l’oedomètre

Centre scientifique et technique

Service ARN/RMT 3, avenue Claude-Guillemin

BP 36009 – 45060 Orléans Cedex 2 – France – Tél. : 02 38 64 34 34

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